Diseño de un banco de pruebas eléctricas para caracterizar parámetros de trasformadores de distribución en el laboratorio de una universidad de Trujillo

Abstract

El presente estudio tiene la finalidad de presentar una alternativa de solución a la problemática encontrada en la Escuela de Ingeniería Mecánica Eléctrica, específicamente en el área de electricidad, de una Universidad en la ciudad de Trujillo, debido a que existe una escasez de equipos y materiales para la ejecución de pruebas. En esta oportunidad se realizó el diseño de un banco de pruebas eléctricas para caracterizar parámetros de transformadores de distribución, de esta manera conocer el estado en el que se encuentra el transformador y poder tomar decisiones acertadas con respecto a su funcionamiento. En primer lugar, para realizar el diseño se ha recolectado los datos de máxima demanda y potencia instalada, con la que se cuenta en el Centro de Investigación Tecnológica de la universidad, teniendo un transformador de 320 KVA, fue necesario realizar el diseño para una instalación independiente donde se puedan probar transformadores de distribución de mayor potencia. El banco de pruebas eléctricas tiene un sistema dimensionado para alimentar a un transformador de 500 KVA que servirá para ofrecer el servicio de mantenimiento y capacitación a las empresas del sector industrial, y un transformador de 50 KVA que servirá para que los alumnos de la universidad puedan realizar las pruebas de eficiencia y seguridad a los transformadores. Es decir, pruebas de aislamiento, relación de transformación, determinación del grupo de conexión, pruebas de vacío y cortocircuito, entre otros. Se ha seleccionado un alimentador principal N2XSY 3 – 1 x 25 mm2 8.7/15 kV en media tensión, los aisladores portabarra clase A (DIN 48100) con capacidad para soportar 375 kgf, seccionador de vacío de 12 kV y corriente de corto circuito de 40 kA, interruptor de potencia HD4-12 In = 630 A Vn = 12 kV Icc = 20 kA, ventiladores centrífugos CBX-4747 con caudal máximo de 23500 m3/h, sistema de puesta a tierra con una resistencia de malla igual 11.23  y los equipos de medición necesarios para realizar las pruebas a los transformadores, como el analizador de redes multifunción, megóhmetro de alta tensión, ratiómetro, generador de tensión regulable, vatímetro, pinza amperimétrica, etcétera. Para mejorar la eficiencia de la instalación se ha dimensionado un banco de condensadores, que nos servirá para analizar el comportamiento del sistema con la compensación del factor de potencia. También se ha realizado un protocolo de pruebas que sirva como guía al momento de ejecutar las pruebas a los transformadores. Finalmente, en el análisis económico se indica que realizando una inversión de 122100 soles se podrá adquirir un beneficio neto de 121500 soles por año, teniendo un tiempo estimado de retorno de la inversión de 12 meses. Por lo tanto, es rentable invertir en el banco de pruebas eléctricas para transformadores de distribución.